簡介

1-甲基-1-亞硝基脲是咖啡因合成的重要中間體，作為咖啡因合成工藝中的關(guān)鍵中間體，其決定了咖啡因的純度、收率及成本。還原方法主要有鐵粉還原、氫氣高壓催化還原和電化學(xué)還原3種。鐵粉還原會造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，催化加氫方法 需要使用造價昂貴的氫氣站，且存在安全問題。電化學(xué)加氫還原工藝可以在溫和的反應(yīng)條件下進行，沒有二次污染，也不需要氫氣站，因此1-甲基-1-亞硝基脲成為新一代咖啡因綠色合成工藝的研究熱點化合物[1]。

合成

圖1 1-甲基-1-亞硝基脲的合成路線

方法一：在室溫下，將N2O4/木炭（0.22克，1毫摩爾）加入到N-甲基脲（0.074克，1毫摩爾）在CH2Cl2（15毫升）中的攪拌溶液中。通過GC監(jiān)測反應(yīng)混合物顯示其在4小時后完成。過濾反應(yīng)混合物。在減壓下蒸發(fā)溶劑，然后使用石油醚丙酮（9:1）作為洗脫劑通過硅膠短柱，得到1-甲基-1-亞硝基脲，產(chǎn)率0.93g，90%。mp 121-123°C。合成路線如圖1所示。

方法二：在室溫下將交聯(lián)的PVP-N2O4（0.2克，1當(dāng)量）加入到N-甲基脲（0.074克，1毫摩爾）在CH2Cl2（15毫升）中的攪拌溶液中。通過GC對反應(yīng)混合物的監(jiān)測顯示反應(yīng)在200分鐘后完成。過濾混合物。在減壓下蒸發(fā)溶劑，然后使用丙酮石油醚（1:9）作為洗脫劑通過硅膠短柱，得到1-甲基-1-亞硝基脲。收益率89%。mp 121-123°C。合成路線如圖1所示。

方法三：為了制備1-甲基-1-亞硝基脲，將N-甲基脲（14.8g，200mmol）溶于H2O（120mL）中。加入NaNO2（15.2 g，220 mmol），并將混合物在冰浴中冷卻至0°C。在1小時內(nèi)滴加濃鹽酸（26.7 mL，0.26 mol）。將混合物在0°C下攪拌30分鐘。濾出已形成的沉淀物，用H2O（約20mL）洗滌，并在真空中干燥。獲得淺米色粉末形式的1-甲基-1-亞硝基脲（16.4g，159mmol，79%），發(fā)現(xiàn)其足夠純以用于進一步反應(yīng)。儲存溫度為-28°C。合成路線如圖1所示[2]。

參考文獻

[1] 陳榕,鄭翔龍,胡熙恩. 1-甲基-1-亞硝基脲及其還原產(chǎn)物的物理化學(xué)性質(zhì) [J]. 化學(xué)試劑, 2011, 33 (11): 1003-1006. DOI:10.13822/j.cnki.hxsj.2011.11.015.

[2] Prechter, Agnes; et al. Hydrogen peroxide and arenediazonium salts as reagents for a radical Beckmann-type rearrangement. Synthesis (2011), (10), 1515-1525.